JPS6056676B2 - concrete composite panel - Google Patents

concrete composite panel

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JPS6056676B2
JPS6056676B2 JP55099156A JP9915680A JPS6056676B2 JP S6056676 B2 JPS6056676 B2 JP S6056676B2 JP 55099156 A JP55099156 A JP 55099156A JP 9915680 A JP9915680 A JP 9915680A JP S6056676 B2 JPS6056676 B2 JP S6056676B2
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JP
Japan
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crack
concrete
load
composite panel
concrete layer
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JP55099156A
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JPS5726075A (en
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節雄 岩田
正克 松石
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Hitachi Zosen Corp
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Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンクリート複合パネルに関するものであり、
その目的は耐荷力及び変形能力の大きいコンクリート複
合パネルを提案することにある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a concrete composite panel;
The purpose is to propose a concrete composite panel with large load-bearing capacity and deformation capacity.

コンクリート複合パネルは、第1図のように、相対向す
る一対の鋼板1間に複数のガーダウエブ2を有し、かつ
ずれ止め材3てずれ止めされたコンクリート層4を前記
一対の鋼板1間にサンドイッチ状に有する。公知の複合
パネルでは、コンクリート層4が普通コンクリート、す
なわち強度が十分に高く、適当な粗粒率を有する砂利混
じりのコンクリートで構成されている。このような複合
パネルの構造上の特徴として、1 自重が比較的大きい
ので、大形海洋構造物の構造材料として使用すると、浮
力を相殺するためのバラスト効果を発揮させることがで
きる。
As shown in FIG. 1, the concrete composite panel has a plurality of girder webs 2 between a pair of opposing steel plates 1, and a concrete layer 4, which is prevented from slipping by a slip prevention material 3, is placed between the pair of steel plates 1. Have it in a sandwich form. In the known composite panel, the concrete layer 4 consists of plain concrete, ie concrete mixed with gravel and having a sufficiently high strength and a suitable coarseness. The structural features of such a composite panel include: 1. Since it has a relatively large self-weight, when used as a structural material for a large offshore structure, it can exert a ballast effect to offset buoyancy.

2 変形能力が大きく、崩壊するまでに吸収し得るエネ
ルギー量が多い。
2. Has great deformation ability and can absorb a large amount of energy before collapsing.

3 外面に鋼板が配置されているので、その内部のコン
クリート層にクラックが生じても防水性能が損われない
3. Since steel plates are placed on the outside, waterproof performance will not be impaired even if cracks occur in the internal concrete layer.

4 ブロック継手工事が溶接を主体とする工事になるた
めに信頼性の高いものとなる。
4. Block joint work is highly reliable because it mainly involves welding.

などが掲げられる。etc. are listed.

発明者等は、この複合パネルの強度特性を調査するため
に単位幅の粱模型を製作し、載荷試験を行なつた。
In order to investigate the strength characteristics of this composite panel, the inventors fabricated a millimeter model of unit width and conducted a loading test.

第2図に粱模型5が曲げとせん断の組合せ荷重を受ける
場合が示される。
FIG. 2 shows a case where the scallop model 5 is subjected to a combined bending and shearing load.

矢印7は荷重方向を示す。この場合のクラック発生状況
が第4図に示される。第4図から明らかなように、コン
クリート層8のすれ止め位置からクラックXが発生し、
斜”め450に向かつて進展することによりアーチが形
成され、高荷重が負担された。荷重がさらに増加すると
、崩壊が、圧縮側鋼板9Aの座屈、コンクリート層8の
一部域10の圧壊、引張側鋼板9Bの破断によつて生じ
た。以上より、サンドイッチ型複合構造では、最終的に
アーチ効果によつて高荷重を負担し、引張側鋼板の大変
形によつて変形能力を増大させ得ることが判る。第3図
に粱模型11が主にせん断荷重を受ける場合が示される
Arrow 7 indicates the load direction. The crack occurrence situation in this case is shown in FIG. As is clear from Fig. 4, cracks X occur from the rubbing position of the concrete layer 8,
An arch was formed by progressing toward the diagonal 450, and a high load was borne. When the load further increased, collapse occurred, buckling of the compression side steel plate 9A, and crushing of a part of the concrete layer 8 10. This occurred due to the fracture of the tension side steel plate 9B.From the above, the sandwich type composite structure ultimately bears a high load due to the arch effect, and the deformation capacity increases due to the large deformation of the tension side steel plate. FIG. 3 shows a case where the scallop model 11 is mainly subjected to shearing load.

矢印13は荷重方向を示す。この場合のクラック発生状
況が第5図に示される。荷重が作用すると、ずれ止め位
置近傍からクラックYが発生し、せん断の影響で斜め4
50に進展する。これにより粱模型11にはアーチが形
成され、高荷重域まで荷重を負担する。荷重がさらに増
加すると、せん断による斜張力により、コンクリート層
14に突然クラックZが発生し、コンクリート層14が
圧壊し、粱模型11は崩壊した。しカル崩壊までの変形
能力は十分大きく、吸収工ネルギー量は多い。第2図〜
第5図で説明した梁模型5,11のコンクリート層8,
14は前記した普通コンクリートを用いたものである。
ここで普通コンクリートに代えてモルタル(砂利のない
コンクリート)あるいは強度の低いコンクリートを用い
ると、その梁模型の破壊状況は次のようになつた。荷重
が載荷されると、クラックYに相当するクラックが発生
するが、低い荷重でクラックZに相当するクラックが発
生し、梁模型は急激に破壊する。すなわち梁摸型はアー
チを形成することなくせん断による斜張力で破壊した。
そして変形能力はほとんどなく、コンクリート層は圧壊
しなかつた。前者と後者のクラック発生状況が異なるの
は次のように考えることができる。
Arrow 13 indicates the load direction. The occurrence of cracks in this case is shown in FIG. When a load is applied, a crack Y occurs near the shearing position, and due to the shearing effect, the crack Y
Progress to 50. As a result, an arch is formed in the rope model 11, which bears the load up to the high load area. When the load further increased, a crack Z suddenly occurred in the concrete layer 14 due to the diagonal tension caused by shearing, the concrete layer 14 was crushed, and the rice cake model 11 collapsed. The deformation capacity until cal collapse is sufficiently large, and the amount of absorption energy is large. Figure 2~
Concrete layer 8 of beam model 5, 11 explained in FIG.
No. 14 uses the above-mentioned ordinary concrete.
When mortar (concrete without gravel) or low-strength concrete was used instead of ordinary concrete, the failure of the beam model was as follows. When a load is applied, a crack corresponding to crack Y occurs, but at a low load a crack corresponding to crack Z occurs, and the beam model suddenly breaks. In other words, the beam type failed due to diagonal tension due to shearing without forming an arch.
There was almost no deformation ability, and the concrete layer did not collapse. The difference in the crack occurrence situation between the former and the latter can be considered as follows.

1第6図に示されるように、コンクリート15に骨材(
砂利)16が適当にある場合、すなわち粗粒率が良好な
場合、前記クラックYに相当するクラックが発生しても
そのクラック面17では骨材16同士のかみあわせ効果
が存在し、クラック面17でもある程度せん断力を伝達
する。
1 As shown in Fig. 6, aggregate (
When there is an appropriate amount of aggregate 16 (gravel) 16, that is, when the coarse grain ratio is good, even if a crack corresponding to the crack Y occurs, there is an interlocking effect between the aggregates 16 on the crack surface 17, and the crack surface 17 However, it also transmits some shear force.

2第7図に示されるように、斜張力により前記クラック
Zに相当するクラックの前哨的はマイクロクラック乙が
発生しても、それは骨材16がクラックアレスターとな
るためにその進展、発達が妨げられる。
2 As shown in Fig. 7, even if a micro-crack B occurs at the outpost of the crack corresponding to the crack Z due to diagonal tension, the aggregate 16 acts as a crack arrester, hindering its progress and development. It will be done.

3骨材16を含んだコンクリートでも強度が低いと当然
引張強度及び骨材16とセメントとの付着力も低下する
ので、前記12の効果は当然!低下する。
3 Even if the concrete contains aggregate 16, if its strength is low, the tensile strength and the adhesion between the aggregate 16 and cement will naturally decrease, so the effect of 12 above is natural! descend.

せん断荷重を受ける梁模型の最終的な破壊は前記クラッ
クZ1すなわち斜張力クラックによるものである。
The final failure of the beam model under shear load is due to the crack Z1, that is, the diagonal tension crack.

そこでコンクリートにスチールファイバーを混入すると
、コンクリートの引張強度が改!善されるので、この斜
張力クラックに抵抗し、せん断強度を高めることができ
るものと推定される。事実、そのようなスチールファイ
バーによるコンクリートの引張強度は40〜50%改善
される。第8図はスチールファイバーを混入したものと
・しないものの荷重−たわみの関係を示したものである
。図中実線イが普通コンクリート、破線口がスチールフ
ァイバーコンクリートの特性を示し、またPl,P2が
それぞれの崩壊点を示す。本図より、スチールファイバ
ーを体積で1.5%混入すると最終強度は22%上昇し
、その剛性は約2倍になることが判る。したがつてスチ
ールファイバーコンクリートは非常に優れた構造材料で
あるといえるが、変形能力については普通コンクリート
に比べその約20%に低下する。実線の結果、スチール
ファイバーコンクリートを用いた梁模型の場合、前記ク
ラックYに相当するクラックは発生したが、そのクラッ
ク幅は小さかつた。そしてクラックZに相当するクラッ
クが急激に起こり、梁模型は崩壊した。また引張側鋼板
の伸びは少なく、したがつてたわみはほとんど生じなか
つた。この原因は次のように考えられる。1スチールフ
ァイバーによりコンクリートの引張強度が非常に高めら
れるが、一方、鋼材とコンクリートとの比が上昇するた
めに前記したクラックYに相当するクラックが拘束され
る。
Therefore, when steel fiber is mixed into concrete, the tensile strength of concrete is improved! It is presumed that this diagonal tension cracking can be resisted and the shear strength can be increased. In fact, the tensile strength of concrete with such steel fibers is improved by 40-50%. Figure 8 shows the load-deflection relationship with and without steel fibers mixed in. In the figure, the solid line A shows the characteristics of ordinary concrete, the broken line shows the characteristics of steel fiber concrete, and Pl and P2 show the respective collapse points. From this figure, it can be seen that when 1.5% by volume of steel fiber is mixed, the final strength increases by 22% and the rigidity approximately doubles. Therefore, steel fiber concrete can be said to be an extremely excellent structural material, but its deformability is reduced to about 20% compared to ordinary concrete. As shown by the solid line, in the case of the beam model using steel fiber concrete, a crack corresponding to the crack Y occurred, but the width of the crack was small. Then, a crack corresponding to crack Z suddenly appeared, and the beam model collapsed. Furthermore, the elongation of the steel plate on the tension side was small, so almost no deflection occurred. The reason for this is thought to be as follows. Although the tensile strength of concrete is greatly increased by the steel fibers, on the other hand, cracks corresponding to the above-mentioned crack Y are restrained because the ratio of steel to concrete increases.

したがつてクラックY位置での骨材のかみあわせ効果に
よるエネルギー吸収がなくなる。2前記クラックYに相
当するクラックが拘束されるため、引張側鋼板の伸び変
形が拘束される。
Therefore, energy absorption due to the interlocking effect of the aggregate at the crack Y position is eliminated. 2 Since the crack corresponding to the crack Y is restrained, the elongation deformation of the tension side steel plate is restrained.

3前記クラックYに相当するクラックが十分発達しない
ため、アーチが形成されず、内部のコンクリートに大き
なせん断変形すなわち斜張力が生じる。
3. Since the crack corresponding to the crack Y does not develop sufficiently, an arch is not formed and a large shear deformation, that is, diagonal tension occurs in the internal concrete.

以上より、耐荷力に優れ、かつ変形能力の大きい構造と
するためには、次の点に留意すればよいことが判る。
From the above, it can be seen that the following points should be kept in mind in order to obtain a structure with excellent load carrying capacity and large deformability.

1高荷重に耐えるにはアーチを形成し、そのアーチ引張
強さを高める(斜張力クラックに抵抗するため。
1. To withstand high loads, form an arch and increase its arch tensile strength (to resist diagonal tension cracking).

)。2変形能力を高めるには前記クラックYに相当する
クラックを発生させ得ることが必要である。
). 2. In order to enhance the deformation ability, it is necessary to generate cracks corresponding to the crack Y described above.

3前記クラックYに相当するクラックのクラック面の骨
材かみあわせ効果はエネルギー吸収に役立つので、この
かみあわせ機構を考慮しなければならない。
3. Since the aggregate interlocking effect of the crack surface of the crack corresponding to the crack Y is useful for energy absorption, this interlocking mechanism must be taken into consideration.

本発明は以上1〜3に留意してなされたものであり、以
下その実施例を第9図〜第11図に基づき説明する。
The present invention has been made with the above points 1 to 3 in mind, and examples thereof will be described below with reference to FIGS. 9 to 11.

第9図にコンクリート複合パネルが示される。A concrete composite panel is shown in Figure 9.

20A,20Bはそれぞれ止め材20a,20bを有す
る鋼板であり、この一対の鋼板20A,20B間に縦横
に複数のガーダーウエブ21A,21Bが格子状に介在
される。
20A and 20B are steel plates having stoppers 20a and 20b, respectively, and a plurality of girder webs 21A and 21B are interposed vertically and horizontally in a grid pattern between the pair of steel plates 20A and 20B.

これらのガーダーウエブ21A,21Bにより囲まれる
1区画にコンクリート層22が構成される。コンクリー
ト層22は、普通コンクリート層22Aとスチールファ
イバーコンクリート層22Bとからなり、スチールファ
イバーコンクリート層22Bが前記区画の中央部におい
て球状に形成される一方、その周囲に普通コンクリート
層22Aが形成される。そしてすれ止め材20a,20
bによりずり止めされる。このようなコンクリート複合
パネルは3次元方向の高荷重を負担することができる。
すなわち、3次元方向の荷重に対し、斜張力クラックの
発生が予想されるかなめ部に、普通コンクリートの2倍
増の引張強度を有するスチールフィパーコンクリートが
配置されているので、斜張力クラックが発生しないか、
あるいは拘束される。したがつて急激な破壊を起さず、
大きな変形能力を有する。次に製造法を説明する。
A concrete layer 22 is constructed in one section surrounded by these girder webs 21A and 21B. The concrete layer 22 consists of a normal concrete layer 22A and a steel fiber concrete layer 22B, and the steel fiber concrete layer 22B is formed in a spherical shape at the center of the section, while the normal concrete layer 22A is formed around it. And anti-scratch materials 20a, 20
It is prevented from slipping by b. Such concrete composite panels can bear high loads in three dimensions.
In other words, steel fiber concrete, which has twice the tensile strength of ordinary concrete, is placed in the latch where diagonal tension cracks are expected to occur under three-dimensional loads, so that diagonal tension cracks will not occur. mosquito,
Or be restrained. Therefore, sudden destruction does not occur,
It has great deformation ability. Next, the manufacturing method will be explained.

まず、あらかじめ球形に作られたスチールファイバーコ
ンクリートのボール23を前記各区画の中央部に配置す
る。その際、ボール23には、第10図によく示される
ように、スペーサ棒24が植設されており、このスペー
サ棒24により鋼板20A,20B及びガーダーウエブ
21A,21Bとの間隔を確保させる。次に普通コンク
リートをガーターウエブ21Bの中央の穴25を通して
打設し、硬化させる。以上の説明から明らかなように、
本発明は耐荷力及び変形能力に優れたコンクリート複合
パネルを容易に提供することができる。
First, a steel fiber concrete ball 23 made into a spherical shape in advance is placed in the center of each section. At this time, as clearly shown in FIG. 10, a spacer rod 24 is implanted in the ball 23, and the spacer rod 24 secures the distance between the steel plates 20A, 20B and the girder webs 21A, 21B. Next, ordinary concrete is poured through the hole 25 in the center of the garter web 21B and allowed to harden. As is clear from the above explanation,
The present invention can easily provide a concrete composite panel with excellent load-bearing capacity and deformability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の破断斜視図、第2図、第3図は梁模型
斜視図、第4図、第5図はクラック発生状況の説明図、
第6図、第7図はかみ合わせ効果、の説明図、第8図は
荷重−たわみ関係図、第9図、第10図は本発明実施例
を示しており、第9図は破断斜視図、第10図はボール
23の斜視図である。 20A,20B・・・・・鋼板、21A,21B・・ノ
ガーダーウエブ、22・・・・・コンクリート層、22
A・・・・・・普通コンクリート層、22B・・・・・
・スチールファイバーコンクリート層。
Figure 1 is a broken perspective view of a conventional example, Figures 2 and 3 are perspective views of a beam model, Figures 4 and 5 are illustrations of crack occurrence,
Figures 6 and 7 are explanatory diagrams of the meshing effect, Figure 8 is a load-deflection relationship diagram, Figures 9 and 10 are examples of the present invention, and Figure 9 is a cutaway perspective view. FIG. 10 is a perspective view of the ball 23. 20A, 20B... Steel plate, 21A, 21B... No guard web, 22... Concrete layer, 22
A... Ordinary concrete layer, 22B...
-Steel fiber concrete layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 相対向する一対の鋼板間に、球状のスチールファイ
バーコンクリート層とその周囲の普通コンクリート層と
を有することを特徴とするコンクリート複合パネル。
1. A concrete composite panel characterized by having a spherical steel fiber concrete layer and a surrounding ordinary concrete layer between a pair of opposing steel plates.
JP55099156A 1980-07-18 1980-07-18 concrete composite panel Expired JPS6056676B2 (en)

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